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《UE5_C++多人TPS完整教程》学习笔记59 ——《P60 投射物武器（Projectile Weapons）》

news 2025/9/25 15:50:19

本文为B站系列教学视频《UE5_C++多人TPS完整教程》 —— 《P60 投射物武器（Projectile Weapons）》 的学习笔记，该系列教学视频为计算机工程师、程序员、游戏开发者、作家（Engineer, Programmer, Game Developer, Author） Stephen Ulibarri 发布在 Udemy 上的课程 《Unreal Engine 5 C++ Multiplayer Shooter》 的中文字幕翻译版，UP主（也是译者）为游戏引擎能吃么。
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文章目录

P60 投射物武器（Projectile Weapons）
60.1 创建投射物武器类
60.2 Summary

P60 投射物武器（Projectile Weapons）

本节课我们将介绍弹道武器，并创建我们自己的弹道武器类；除此之外，我们还将创建一个投射物（弹体）类，它的实例将由弹道武器类的实例生成。
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60.1 创建投射物武器类

在枪战游戏中，武器根据命中判定机制（Hit Detection）可分为两种：
- 投射物武器（Projectile weapons）：这类武器发射时会生成实际的弹体，弹体拥有自己的飞行速度，弹体在空中飞行一段时间后，才能到达目标位置从而命中目标。当我们希望弹体能够进行抛射并最终落向地面时，弹体需要具有重力这一属性；当我们希望弹体飞行时间尽可能长，以直线的弹道射向目标时，弹体需要忽略或没有重力这一属性，例如火箭筒（Rocket launcher）的弹体。这类武器通过弹体的弹道判断是否命中物体，若击中物体则会产生命中事件，我们根据命中事件确定弹体产生爆炸粒子和命中物体的位置，由此可以对命中物体施加伤害事件。通常为了展示弹体飞行的效果，我们使用追踪粒子系统（Tracer particles）标记弹道（Leave a trail）。
- 即时命中武器（Hitscan weapons）：这类武器通常不会生成实际的弹体，无需考虑弹体下坠等物理延迟（指哪打哪立刻就到哪，Instant hit），它通过射线追踪（Line trace）即时判定是否命中目标，出于这个原因，我们通常使用光束粒子（Beam particles）系统来显示命中轨迹。
总的来说，上述两种武器都是实施枪战的合法方式（Legitimate ways to implement gunfire），在游戏中根据实际情况和需求进行运用，例如在近距离（Close ranges）交火时，我们可能需要快速开火（Rapid firing），这时候就需要即时命中武器；而在远距离交火（fire over long ranges）时，可能需要投射物武器，但在一些情况下，即时命中武器中的狙击步枪也可以进行远距离打击。
命中判定机制（Hit Detection）是FPS游戏中最核心的技术之一，直接影响射击手感、公平性和反作弊能力。下面我将详细讲解命中判定机制的原理、分类、延迟补偿、典型实现、代码示例和实际开发建议，适用于C/S强同步架构。

一、命中判定的基本分类
1. Hitscan（即时射线判定）
  代表武器：步枪、手枪、狙击枪等
  原理：开火瞬间从枪口/摄像机发出一条射线，检测是否与目标碰撞
  特点：无弹道延迟，命中即反馈
2. Projectile（弹体/弹道判定）
  代表武器：火箭筒、榴弹、投掷物等
  原理：发射一个有速度和轨迹的物体，实时模拟其运动，碰撞时判定命中
  特点：有飞行时间和抛物线，需考虑重力、风等因素
二、命中判定的关键环节
1. 客户端表现
  客户端本地先做一次命中检测，立即给玩家反馈（如击中音效、粒子、动画），提升手感。
  但最终命中结果以服务器为准，客户端结果仅作表现。
2. 服务器权威判定
  服务器收到射击请求后，基于权威状态（包括延迟补偿）重新判定是否命中。
  服务器判定结果才会影响伤害、击杀等核心逻辑。
3. 双重校验与反作弊
  客户端命中结果仅作表现，服务器独立判定，防止自瞄、穿墙等作弊。
  服务器可采用简化碰撞体（如胶囊体）做二次校验，防止模型漏洞。
三、延迟补偿（Lag Compensation）
1. 问题
  网络延迟下，玩家A在本地看到的B的位置，和服务器上B的实际位置可能不同。
  如果直接用服务器当前状态判定，玩家会觉得“明明打中了却没判中”。
2. 解决方案
  服务器保存最近几秒的所有玩家状态快照（如每帧保存5秒内的状态）。
  当收到射击请求时，根据客户端射击时间戳，回滚所有目标玩家到当时的位置，再做命中判定。
  这样，命中判定基于“射手看到的世界”，保证公平。
  四、典型实现流程
3. Hitscan命中判定
- 客户端
  - 开火时本地做一次射线检测，立即表现击中效果。
  - 发送射击请求（含射击时间戳、射线起点、方向等）到服务器。
- 服务器
  - 根据射击时间戳，回滚目标玩家到当时的位置。
  - 用权威数据做射线检测，判定是否命中。
  - 结果同步给所有客户端。
1. Projectile命中判定
- 客户端
  - 本地生成弹体，做弹道模拟，表现飞行和命中。
  - 发送发射请求（含时间戳、初速度、方向等）到服务器。
- 服务器
  - 生成权威弹体，按物理规则模拟飞行。
  - 每帧检测弹体与目标的碰撞，判定命中。
  - 结果同步给所有客户端。
—— CSDN 《命中判定机制（Hit Detection）》

在虚幻引擎中 “创建原生自 Weapon 的 C++ 类”（Create C++ class derived from Weapon）“ProjectileWeapon”（投射物武器 C++ 类），创建 Actor C++ 类 “Projectile”（投射物弹体 C++ 类）。接着，在 Visual Studio 中打开 “Projectile.h”，为投射物弹体声明盒体碰撞组件 “CollisionBox”，然后在 “Projectile.cpp” 的构造函数 “AProjectile()” 中基于盒体碰撞组件创建对象，将其设置为根组件，然后设置碰撞。
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/*** ProjectileWeapon.h ***/// Fill out your copyright notice in the Description page of Project Settings.#pragma once#include "CoreMinimal.h"/* P60 投射物武器（Projectile Weapons）*/
#include "Weapon.h"							// 原来自动生成的代码是 #include "Weapon/Weapon.h"，这里需要把 "Weapon/" 去掉，否则找不到文件 "Weapon.h"
/* P60 投射物武器（Projectile Weapons）*/#include "ProjectileWeapon.generated.h"/**
* 
*/
UCLASS()
class BLASTER_API AProjectileWeapon : public AWeapon
{GENERATED_BODY()};

/*** ProjectileWeapon.cpp ***/// Fill out your copyright notice in the Description page of Project Settings./* P60 投射物武器（Projectile Weapons）*/
#include "ProjectileWeapon.h"	// 原来自动生成的代码是 #include "Weapon/ProjectileWeapon.h"，这里需要把 "Weapon/" 去掉，否则找不到文件 "ProjectileWeapon.h"
/* P60 投射物武器（Projectile Weapons）*/

创建 Actor C++ 类 “Projectile”（投射物弹体 C++ 类），在 “Projectile.h”，为投射物弹体声明盒体碰撞组件 “CollisionBox”；接着，在 “Projectile.cpp” 的构造函数 “AProjectile()” 中基于盒体碰撞组件创建对象，将其设置为根组件；随后，设置其碰撞类型为动态物体 “WorldDynamic”，物理碰撞启用类型为 “QueryAndPhysics”；在设置与碰撞通道发生碰撞时的响应方式时，先暂时关闭所有通道的碰撞检测和碰撞响应，然后再开启与可视物体以及静态物体发生碰撞的响应为阻挡。
```
// Fill out your copyright notice in the Description page of Project Settings.#pragma once#include "CoreMinimal.h"
#include "GameFramework/Actor.h"
#include "Projectile.generated.h"UCLASS()
class BLASTER_API AProjectile : public AActor
{GENERATED_BODY()public:	// Sets default values for this actor's propertiesAProjectile();protected:// Called when the game starts or when spawnedvirtual void BeginPlay() override;public:	// Called every framevirtual void Tick(float DeltaTime) override;/* P60 投射物武器（Projectile Weapons）*/
private:UPROPERTY(EditAnywhere)class UBoxComponent* CollisionBox;
/* P60 投射物武器（Projectile Weapons）*/};
```
```
/*** Projectile.cpp ***/
// Fill out your copyright notice in the Description page of Project Settings./* P60 投射物武器（Projectile Weapons）*/
#include "Projectile.h"	// 原来自动生成的代码是 #include "Weapon/Projectile.h"，这里需要把 "Weapon/" 去掉，否则找不到文件 "Projectile.h"
#include "Components/BoxComponent.h"
/* P60 投射物武器（Projectile Weapons）*/// Sets default values
AProjectile::AProjectile()
{// Set this actor to call Tick() every frame.  You can turn this off to improve performance if you don't need it.PrimaryActorTick.bCanEverTick = true;/* P60 投射物武器（Projectile Weapons）*/CollisionBox = CreateDefaultSubobject<UBoxComponent>(TEXT("CollisionBox"));			// 基于盒体组件类创建对象SetRootComponent(CollisionBox);														// 设置根组件为 CollisionBox// 指定碰撞检测的对象类型CollisionBox->SetCollisionObjectType(ECollisionChannel::ECC_WorldDynamic);			// 设定自己的碰撞类型为 WorldDynamic，用于动态物体的碰撞，通常是玩家角色、移动的物体等。CollisionBox->SetCollisionEnabled(ECollisionEnabled::QueryAndPhysics);				// 设定自己的物理碰撞启用类型为 QueryAndPhysics，可以用于空间查询（射线投射、扫描、覆盖）和模拟（刚体、约束）。// 设置与碰撞通道发生碰撞时的响应方式CollisionBox->SetCollisionResponseToAllChannels(ECollisionResponse::ECR_Ignore);	// 先暂时关闭所有通道的碰撞检测和碰撞响应，然后再开启需要的通道CollisionBox->SetCollisionResponseToChannel(ECollisionChannel::ECC_Visibility, ECollisionResponse::ECR_Block);	// 与可视物体发生碰撞的响应为阻挡，在碰撞时会停止移动或反弹。CollisionBox->SetCollisionResponseToChannel(ECollisionChannel::ECC_WorldStatic, ECollisionResponse::ECR_Block);	// 与静态物体发生碰撞的响应为阻挡，在碰撞时会停止移动或反弹。/* P60 投射物武器（Projectile Weapons）*/
}// Called when the game starts or when spawned
void AProjectile::BeginPlay()
{Super::BeginPlay();}// Called every frame
void AProjectile::Tick(float DeltaTime)
{Super::Tick(DeltaTime);}
```
1. ECC (Collision Channel)
  ECC 是 Collision Channel 的缩写，表示碰撞通道。它用于定义不同类型的碰撞对象，以便在碰撞检测中进行分类。每个碰撞对象都有一个对应的碰撞通道，在运行时可以根据这个通道来检测和响应碰撞。
  在 Unreal Engine 中，ECC 定义了碰撞的种类，常见的碰撞通道包括：
  - ECC_Visibility: 用于可见物体的碰撞，通常是摄像机视野中的物体。
  - ECC_WorldStatic: 用于静态物体的碰撞，例如建筑、地面等。
  - ECC_WorldDynamic: 用于动态物体的碰撞，通常是玩家角色、移动的物体等。
  - ECC_Pawn: 用于与玩家角色（Pawn）相关的碰撞。
  - ECC_PhysicsBody: 用于物理物体的碰撞。
  - ECC_Vehicle: 用于与车辆相关的碰撞。
  - ECC_Destructible: 用于可破坏物体的碰撞。
  - ECC_GameTraceChannel1 到 ECC_GameTraceChannel8: 自定义的碰撞通道，开发者可以根据需要定义和使用。
2. ECR (Collision Response)
  ECR 是 Collision Response 的缩写，表示碰撞响应类型。它定义了物体在发生碰撞时应该如何响应。在 Unreal Engine 中，碰撞响应有多个类型，可以设置为以下几种：
  - ECR_Ignore: 忽略碰撞，不做任何响应。
  - ECR_Overlap: 发生重叠但不产生物理反应，即物体不会被推开。通常用于触发事件或碰撞检测。
  - ECR_Block: 发生阻挡，物体在碰撞时会停止移动或反弹。
  - ECR_Custom: 自定义响应，允许开发者实现特定的碰撞处理逻辑。
—— CSDN 《ECC和ECR》
物理碰撞启用类型
NoCollision：不会在物理引擎中创建任何表示。不能用于空间查询（射线投射、扫描、覆盖）或模拟（刚体、约束）。这将提供最佳的性能（尤其是对于移动的对象）。
QueryOnly：仅用于空间查询（射线投射、扫描、覆盖）。不能用于模拟（刚体、约束）。这对于角色移动和不需要物理模拟的事物非常有用。通过将数据保持在模拟树之外，可以提高性能。
PhysicsOnly：仅用于物理模拟（刚体、约束）。不能用于空间查询（射线投射、扫描、覆盖）。这对于角色上不需要每个骨骼检测的摇摆部分非常有用。通过将数据保持在查询树之外，可以提高性能。
QueryAndPhysics：可以用于空间查询（射线投射、扫描、覆盖）和模拟（刚体、约束）。

—— 知乎《UE物理检测中的类型》

60.2 Summary

本节课我们开始设计投射物武器，为游戏添加更丰富的武器类型。我们了解到，根据命中判定机制，枪战游戏主要分为两种武器，第一种是投射物武器，它发射实际弹体，具有飞行时间和弹道特性，常用追踪粒子标记其飞行轨迹；第二种是即使命中武器，它不发射实际的弹体，通过射线追踪即时判定命中，常用光束粒子显示其命中轨迹。于是，我们在虚幻引擎中创建了继承自现有的 “Weapon” C++ 类的 “ProjectileWeapon”，它将作为投射物武器的基类，后续将实现发射弹体的功能；同时，还创建了投射物武器的弹体类 “Projectile” 类，它继承自 Actor C++ 类，我们为它配置了盒体碰撞组件(CollisionBox)作为根组件，设置它的碰撞类型为WorldDynamic（动态物体），并启用 “QueryAndPhysics” 碰撞检测，在关闭它对所有通道的碰撞检测后，仅对可见物体 “Visibility” 和静态物体 “WorldStatic” 通道启用阻挡响应。
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